CN102751478B - 锌空气电池用锌膏及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锌空气电池用锌膏及其制备方法，该锌膏由锌粉混合物和碱性电解液按质量比为100：30~50混合而成，碱性电解液为含有添加剂的饱和氧化锌氢氧化钾溶液，锌粉混合物由无汞锌粉、凝胶剂、缓蚀剂、氧化锌和稀土氧化物按质量比为100：1.5：0.01~0.5：1：0.1~1混合而成。通过向锌膏中添加稀土氧化物，使得电池的析气量和内阻降低，提高了电池的电性能，使用该锌膏的锌空气电池在贮存和使用过程中，可以有效减少电池的鼓胀和漏液爬碱现象，在很大程度上延长电池的使用寿命和贮存期。

Description

锌空气电池用锌膏及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电化学电源用锌膏，尤其涉及一种锌空气电池用锌膏及其制备方法。
背景技术
目前，在电化学电源技术领域中，锌空气电池由于其独特的结构，具有比能量高、放电电压稳定、安全性高、价格低廉、环境友好等优点，因而作为新型的储能装置一直是电化学研究领域关注的重点之一。
锌空气电池的阳极锌膏中通常需加入一定量的汞作为锌的缓蚀剂。这种含汞电池容量大，贮存性能好。然而汞的加入使废弃电池对环境产生严重污染。而现有技术中的无汞锌空电池由于锌的自放电容易导致电池漏液爬碱，电池性能不高和贮存时间短。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效减少电池的鼓胀和漏液爬碱现象、延长电池的使用寿命和贮存期的锌空气电池用锌膏及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的锌空气电池用锌膏，该锌膏由锌粉混合物和碱性电解液按质量比为100：30~50混合而成；
所述碱性电解液为含有添加剂的饱和氧化锌氢氧化钾溶液，所述添加剂为以下任一种或多种：氧化钙、锡酸钠、氯化钙、柠檬酸、吐温40、十二烷基苯磺酸钠；
所述锌粉混合物由无汞锌粉、凝胶剂、缓蚀剂、氧化锌和稀土氧化物按质量比为100：1.5：0.01~0.5：1：0.1~1混合而成，所述缓蚀剂为以下任一种或多种：氧化铟、氢氧化铟、氧化铋、氧化铊、氧化铅、氧化镉、氧化镓、氢氧化钙。
本发明的上述的锌空气电池用锌膏的制备方法，包括如下步骤：
配制含有添加剂的饱和氧化锌氢氧化钾溶液为碱性电解液；
将无汞锌粉与凝胶剂、缓蚀剂、氧化锌、稀土氧化物按质量比为100：1.5：0.01~0.5：1：0.1~1混合均匀，形成锌粉混合物；
将所述锌粉混合物与碱性电解液按质量比为100：30~50完全混合，采用真空搅拌的方式搅拌处理10~20分钟，得到所述锌膏。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的锌空气电池用锌膏及其制备方法，由于该锌膏由锌粉混合物和碱性电解液按质量比为100：30~50混合而成；碱性电解液为含有添加剂的饱和氧化锌氢氧化钾溶液，所述添加剂为以下任一种或多种：氧化钙、锡酸钠、氯化钙、柠檬酸、吐温40、十二烷基苯磺酸钠；锌粉混合物由无汞锌粉、凝胶剂、缓蚀剂、氧化锌和稀土氧化物按质量比为100：1.5：0.01~0.5：1：0.1~1混合而成，所述缓蚀剂为以下任一种或多种：氧化铟、氢氧化铟、氧化铋、氧化铊、氧化铅、氧化镉、氧化镓、氢氧化钙。通过向锌膏中添加稀土氧化物，使得电池的析气量和内阻降低，提高了电池的电性能，使用该锌膏的锌空气电池在贮存和使用过程中，可以有效减少电池的鼓胀和漏液爬碱现象，在很大程度上延长电池的使用寿命和贮存期。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
本发明的锌空气电池用锌膏，其较佳的具体实施方式是：
该锌膏由锌粉混合物和碱性电解液按质量比为100：30~50混合而成；
所述碱性电解液为含有添加剂的饱和氧化锌氢氧化钾溶液，所述添加剂为以下任一种或多种：氧化钙、锡酸钠、氯化钙、柠檬酸、吐温40、十二烷基苯磺酸钠；
所述锌粉混合物由无汞锌粉、凝胶剂、缓蚀剂、氧化锌和稀土氧化物按质量比为100：1.5：0.01~0.5：1：0.1~1混合而成，所述缓蚀剂为以下任一种或多种：氧化铟、氢氧化铟、氧化铋、氧化铊、氧化铅、氧化镉、氧化镓、氢氧化钙。
所述稀土氧化物为以下任一种或多种：氧化镧、氧化铈、氧化钇、氧化镨、氧化铒。
所述凝胶剂为聚丙烯酸和聚丙烯酸钠按质量比为2：3混合而成。
本发明的上述的锌空气电池用锌膏的制备方法，其较佳的具体实施方式包括如下步骤：
配制含有添加剂的饱和氧化锌氢氧化钾溶液为碱性电解液；
将无汞锌粉与凝胶剂、缓蚀剂、氧化锌、稀土氧化物按质量比为100：1.5：0.01~0.5：1：0.1~1混合均匀，形成锌粉混合物；
将所述锌粉混合物与碱性电解液按质量比为100：30~50完全混合，采用真空搅拌的方式搅拌处理10~20分钟，得到所述锌膏。
本发明的锌空气电池用锌膏及其制备方法。该锌膏采用锌粉混合物和碱性电解液混合后真空搅拌而成。通过向锌膏中添加稀土氧化物，使得电池的析气量和内阻降低，提高了电池的电性能。使用该锌膏的锌空气电池在贮存和使用过程中，可以有效减少电池的鼓胀和漏液爬碱现象，在很大程度上延长电池的使用寿命和贮存期。
具体包括如下步骤：
（1）配制含有添加剂的饱和氧化锌氢氧化钾溶液；
（2）将锌粉与凝胶剂、缓蚀剂、氧化锌、稀土氧化物按质量比为100：1.5：（0.01~0.5）：1：（0.1~1）混合均匀，形成锌粉混合物；
（3）将锌粉混合物与碱性电解液按质量比为100：(30~50)完全混合，采用真空搅拌的方式搅拌处理10~20分钟，得到锌膏。
步骤（1）中的添加剂包括氧化钙（CaO）、锡酸钠（Na2SnO3·3H2O）、氯化钙（CaCl2）、柠檬酸（C6H5Na3O7·2H2O）、吐温40、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）中的一种或一种以上混合物。
步骤（2）中的凝胶剂为聚丙烯酸(PAA)和聚丙烯酸钠(PAAS)混合物，其中两者的比例为2：3。
步骤（2）中的缓蚀剂包括氧化铟（In2O3）、氢氧化铟（In（OH）3）、氧化铋（Bi2O3）、氧化铊（Tl2O3）、氧化铅（PbO）、氧化镉（CdO）、氧化镓（Ga2O3）、氢氧化钙（Ca(OH)2）中的一种或一种以上混合物。
步骤（2）中的稀土氧化物包括氧化镧（La2O3）、氧化铈（CeO2）、氧化钇（Y2O3）、氧化镨（Pr6O11）、氧化铒（Er2O3）中一种或一种以上混合物。
本发明的有益效果是：
1)本发明的锌膏采用锌粉混合物和电解液混合真空搅拌而成，具有生产工艺简单、产品质量容易控制及产品成品率高等优点。
2)本发明的锌膏采用真空搅拌的方式制备，排掉了锌膏在制备过程中产生的气体，减少电池膨胀变形，有利于电池的长期贮存。
3)本发明的锌膏中由于添加了稀土氧化物，使得电池的析气量和内阻降低，提高了电池的电性能。使用该锌膏的锌空气电池在贮存和使用过程中，可以有效减少电池的鼓胀和漏液爬碱现象，在很大程度上延长电池的使用寿命和贮存期。
具体实施例1：
（1）取50g水加入电解液配制槽内，在搅拌的状态下加入30g氢氧化钾，让其溶解，然后缓慢加入氧化锌使其达到饱和，最后加入0.5g氧化钙和0.06g锡酸钠，使其全部溶解，待冷却后即得碱性电解液。
（2）取100g锌粉、0.6g聚丙烯酸、0.9g聚丙烯酸钠、0.05g氧化铟、1g氧化锌、0.5g氧化铈混合，通过搅拌使其混合均匀。取上述电解液35g与锌粉混合物混合，采用真空搅拌机处理10分钟即得凝胶状锌膏。
采用此锌膏作为负极组装锌空气电池，常温下可以保存2年以上，电池无鼓胀漏液现象。
具体实施例2：
（1）取50g水加入电解液配制槽内，在搅拌的状态下加入30g氢氧化钾，让其溶解，然后缓慢加入氧化锌使其达到饱和，最后加入0.2g吐温40，使其全部溶解，待冷却后即得碱性电解液。
（2）取100g锌粉、0.6g聚丙烯酸、0.9g聚丙烯酸钠、0.02g氧化铋和0.03g氧化铟、1g氧化锌、0.4g氧化镧混合，通过搅拌使其混合均匀。取上述电解液40g与锌粉混合物混合，采用真空搅拌机处理10分钟即得凝胶状锌膏。
采用此锌膏作为负极组装锌空气电池，常温下可以保存2年以上，电池无鼓胀漏液现象。
具体实施例3：
（1）取50g水加入电解液配制槽内，在搅拌的状态下加入30g氢氧化钾，让其溶解，然后缓慢加入氧化锌使其达到饱和，最后加入0.1g吐温40和0.4g柠檬酸，使其全部溶解，待冷却后即得碱性电解液。
（2）取100g锌粉、0.6g聚丙烯酸、0.9g聚丙烯酸钠、0.04g氢氧化铟和0.03g氧化铟、1g氧化锌、0.3g氧化铈和0.2g氧化镧混合，通过搅拌使其混合均匀。取上述电解液38g与锌粉混合物混合，采用真空搅拌机处理10分钟即得凝胶状锌膏。
采用此锌膏作为负极组装锌空气电池，高温50℃可以保存2个月以上，电池无鼓胀漏液现象。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种锌空气电池用锌膏，其特征在于，该锌膏由锌粉混合物和碱性电解液按质量比为100：30～50混合而成；
所述碱性电解液为含有添加剂的饱和氧化锌氢氧化钾溶液，所述添加剂为以下任一种或多种：氧化钙、锡酸钠、氯化钙、柠檬酸、吐温40、十二烷基苯磺酸钠；
所述锌粉混合物由无汞锌粉、凝胶剂、缓蚀剂、氧化锌和稀土氧化物按质量比为100：1.5：0.01～0.5：1：0.1～1混合而成，所述缓蚀剂为以下任一种或多种：氧化铟、氢氧化铟、氧化铋、氧化铊、氧化铅、氧化镉、氧化镓、氢氧化钙；
所述凝胶剂为聚丙烯酸和聚丙烯酸钠按质量比为2：3混合而成。
2.根据权利要求1所述的锌空气电池用锌膏，其特征在于，所述稀土氧化物为以下任一种或多种：氧化镧、氧化铈、氧化钇、氧化镨、氧化铒。
3.一种根据权利要求1或2所述的锌空气电池用锌膏的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
配制含有添加剂的饱和氧化锌氢氧化钾溶液为碱性电解液；
将无汞锌粉与凝胶剂、缓蚀剂、氧化锌、稀土氧化物按质量比为100：1.5：0.01～0.5：1：0.1～1混合均匀，形成锌粉混合物；
将所述锌粉混合物与碱性电解液按质量比为100：30～50完全混合，采用真空搅拌的方式搅拌处理10～20分钟，得到所述锌膏。
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